太陽的神奇構造

　　前面我們已經簡要介紹了太陽系形成的過程。在這裡，我們不妨通過德國思想家、哲學家、天文學家伊曼努爾﹒康德的宇宙星雲理論加深一下對太陽形成過程的理解。

　　1755年，康德在其《宇宙發展史概論》一書中提出，宇宙在誕生之初，充滿着分散的、雲霧狀的物質微粒,被稱之為“原始星雲”。這些原始星雲彼此間存在着相互作用的引力和斥力，在巨大引力作用下分散的星雲逐漸向密度較大的質點聚集,從而形成引力中心。

　　圖1 宇宙原始星雲

　　同時，由于星雲微粒間存在相互作用的巨大斥力,這些向引力中心聚集的星雲微粒在作直線運動的同時發生偏轉,形成圍繞引力中心的渦旋運動。

　　在引力和斥力的相互作用下,引力中心逐步形成一個圓盤狀漩渦結構。随着中心部分不斷坍縮，質量和密度逐步增加，最終凝聚成太陽，而外圍的星雲塵埃則逐步構成繞太陽運行的行星。康德認為太陽系就是這樣形成的。

　　後來，随着紅外天文望遠鏡的問世，天文學家用紅外天文望遠鏡拍攝到的宇宙清晰照片，證實了康德的“星雲學說”是完全正确的。

　　而且，人們認識到不僅太陽系是這樣形成的，而且宇宙中浩瀚的恒星和天體系統幾乎都是按照這一規律形成的，整個天體系統始終處在一個不斷誕生與毀滅的持續運動過程之中。

　　圖2 宇宙天體的形成

　　經過進一步研究，天文學家認為太陽是由内部結構和大氣結構兩部分組成的。

　　其中，太陽的内部結構分為核心區、輻射層和對流層3個部分；大氣結構則分為光球、色球和日冕3個層次。太陽直徑約為139萬公裡，是地球直徑的109倍。

　　太陽的核心區位于太陽的中心，約為太陽半徑的1/4；輻射區則位于核心區的外層，是液态物質與固态物質的過渡帶，主要由氫、氦組成，呈半流體、塑性狀态，通過電磁輻射和粒子流向外層輻射熱。

　　對流層是太陽内部結構的最外層，主要由氫和氦以及沸騰的岩漿組成，可達到岩漿氣化的邊界溫度6000攝氏度。太陽中心熱的物質向外運動，外層冷的物質向太陽中心運動，像一鍋沸騰的開水形成強烈的對流漩渦。

　　太陽核心區的中心溫度約為1500萬攝氏度，壓力相當于2500億個大氣壓。

　　正因具有如此高溫、高壓環境，在太陽核心區始終在不斷發生着核聚變反應，從而持續輸出能量。

　　圖3 燃燒的太陽

　　有人推測，每秒鐘約有6億噸氫轉化為5.9858億噸氦，在核聚變過程中約有420萬噸質量損耗，被轉化為約3.9*10的26次方焦耳淨能量。按人類現有年均耗能測算，太陽核心區每秒鐘産生的能量相當于人類幾十萬年所需能量的總和。

　　由此可知，太陽核心區域産生的能量是極其巨大的。不過，這些能量并不是專供地球的。太陽真正輻射到地球的能量不過22億分之一，每秒鐘輻射到地球的能量相當于500萬噸煤燃燒産生的熱量。

　　實際上，太陽向地球輸送能量是一個極其複雜的程序。太陽能穿過地球外圍的大氣層到達地球時，并沒有把地球這層厚厚的保護罩烤焦，而是确保了大氣層處在一個恒溫狀态。

　　當太陽能輻射到地球外圍的大氣層時，大氣層就像一個快遞員迅速把能量傳遞給地球。地球則把太陽的能量儲存起來，然後再把一部分能量緩緩地釋放到大氣層中。

　　經常爬山的人一定有體會，當我們爬的山海拔越高山上的溫度越低，其原因就是爬得越高，離地表距離越遠，感受到的地表熱量也越少。

　　圖4 喜馬拉雅山

　　假若太陽是直接加熱大氣層，大氣層再使地表升溫，海拔越高的地方溫度一定會越高。若果真如此，喜馬拉雅山上的常年積雪就不可能存在了，地球的生态也會變成另一種景象。

　　當我們意識到這些，必然會驚奇于太陽通過地球大氣層傳輸能量的方式，不得不感佩宇宙大自然造物主的這種精心設計，使我們擁有了地球這樣一個完美的家園。

　　當然，太陽對地球的能量傳輸除地球大氣層的作用外，太陽自身的大氣結構也發揮着至關重要的作用。

　　太陽的大氣結構分為光球、色球和日冕3個層次。所謂太陽光球，就是人們肉眼所能看見的太陽圓面，太陽半徑就是指從太陽核心到光球表面的半徑。

　　圖5 太陽日冕

　　光球表面是由密度很低的氣體組成，氣體劇烈對流造成大氣的激烈運動，從而形成巨大氣流旋渦。在光球明亮的背景反襯下，這些大氣流漩渦顯得比較暗，因而被人們稱之為“太陽黑子”。

　　所謂太陽色球，是環繞光球的一個充滿磁場的等離子體層，也就是太陽大氣中的第二層，厚度約2500公裡。

　　由于受地球大氣的影響，色球層通常被淹沒在藍天之中，人們在地球上一般看不到，隻有在日全食的時候，才有可能看到色球層。由于磁場的不穩定性，色球層有時會突然出現既大又亮的耀斑。

　　一個大耀斑在頃刻間可釋放出相當于10億顆氫彈的能量，因而又被人們稱之為“色球爆發”。

　　太陽耀斑的爆發通常會引發地球電磁風暴，導緻衛星、電信等出現紊亂或信号中斷。

　　所謂太陽日冕，是指太陽大氣的最外層，厚度約幾百萬公裡以上，日冕的溫度最高可達100萬攝氏度，在高溫的作用下，大氣中的氫、氦等原子被電離成帶正電的質子、氦原子核和帶負電的自由電子等粒子。

　　這些帶電粒子以極快的速度不斷運動，有些帶電粒子掙脫太陽的引力束縛，射向太陽的外圍，從而形成太陽風。

　　圖6 太陽鳳

　　太陽風是對地球生物種群遺傳變異影響巨大的因素，有人形象地把太陽風比作是太陽打噴嚏。

　　既然是太陽打噴嚏，那麼引發地球“感冒”似乎就是在所難免的事情了。

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